CN111303976A - 一种宽温域脲基盾尾密封油脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽温域脲基盾尾密封油脂及其制备方法。本发明包括以下重量份数的组分：基础油10‑25份，脲基树脂10‑30份，润滑脂5‑15份，粉状填料35‑70份，纤维3‑5份。本发明具有以下特点：(1)适用于宽温域条件下使用，泵送能力随温度变化小；(2)抗水压密封性好，当遇到漏水漏浆时，油脂中潜伏固化剂与水分子反应，形成一层防水层膜，达到密封、堵漏的效果；(3)组分简单，性能稳定，无毒无腐蚀，对环境友好。

Description

一种宽温域脲基盾尾密封油脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种密封油脂及其制备方法，尤其涉及一种宽温域脲基盾构机盾尾密封油脂及其制备方法。

背景技术

随着时代的迅速发展，为了适应城市化建设的需求，隧道施工工程增多，目前，地下隧道、地铁工程施工主要采用的是盾构技术，盾构法因其具有对周围环境的影响较小等独特优点而在隧道施工领域独树一帜。但是，在盾构施工中，盾尾密封是关键环节，它能够影响盾构机是否可以顺利推进，甚者能够影响到施工的安全。而盾尾油脂就是用于盾构机掘进时盾尾的密封材料，它能有效地防止地下水、泥浆等进入盾构机内部。

盾尾密封油脂使用的场所要求它必须具有优异的抗水压密封性、泵送性、粘附性以及防腐蚀性，同时还要具备价格低廉，制备简单的优点。但目前市面上的大部分盾尾密封油脂在抗水压密封性、泵送性和粘附性以及防腐性不能同时满足，且盾尾密封油脂受温度影响的因素比较大，在低温环境下，盾尾密封油脂受温度的影响流动性变差，导致其泵送性变差；在高温环境下，盾尾密封油脂则会变稀，流动性变大，抗水密封性变差。所以目前国内的盾尾密封油脂普遍存在冬天和夏天两个配方，对隧道施工工程的建设、推进效率和盾尾密封油脂的研发成本和质量控制造成了极大的影响。

中国专利CN201910099353公布了一种同时适用于低温和高温环境下的盾尾密封油脂的制备方法，该油脂冬夏只有一种配方，提高了隧道施工效率。本发明制备的盾尾密封油脂不仅可以解决高低温适用的问题，而且在遇到漏水漏浆时可以反应形成保护层膜，提高高水压下密封、堵漏性能。

发明内容

本发明的目的提供一种组分简单、便于贮存、抗水压密封性好、高低温下泵送性高、粘附性强的宽温域脲基盾尾密封油脂及其制备方法。

目前市场上的盾尾密封油脂受温度影响比较大，低温下油脂黏度变高，泵送性变差，高温下油脂黏度变稀，抗水保压性能变差，因此通常需要准备冬夏两种配方，应用便捷性差。而脲基盾尾密封油脂使用温域宽，油脂黏度随温度变化小，可以同时适用于高温和低温的环境；而且当遇到漏水漏浆时，盾尾密封油脂中潜伏固化剂与水分子反应，并进一步与异氰酸酯基团反应生成交联结构脲基防水层，达到密封、堵漏的作用。

为实现上述性能，本发明采用如下技术方案：

一种宽温域脲基盾尾密封油脂，由以下重量份配比的原料组合而成：基础油10-25份，脲基树脂10-30份，润滑脂5-15份，纤维3-5份，粉状填料35-70份。

所述的脲基树脂，具体合成工艺如下：

步骤1：称量定量多元醇，加入三口烧瓶，在搅拌下缓慢加热至110～120℃；

步骤2：高温下真空脱水，然后降温至50℃，加入计量的异氰酸酯，升温至85℃反应3h；

步骤3：加入潜固化剂、流平剂、消泡剂，快速搅拌并真空脱泡40min后出料，得到单组分聚脲树脂。

所述多元醇为聚醚多元醇或者聚酯多元醇的一种或几种，优选聚醚多元醇。

所述异氰酸酯为TDI、MDI及其改性物的一种或几种，优选TDI。

所述潜伏固化剂为亚胺类固化剂或者噁唑烷类固化剂的一种，优选噁唑烷类固化剂。

所述的基础油为齿轮油、机械液压油、矿物油、合成油、植物油中的一种或几种，优选植物油。

所述润滑脂为锂基润滑脂、钙基润滑脂、钠基润滑脂、铝基复合润滑脂、混合皂基润滑脂中一种或几种，优选锂基润滑脂。

所述纤维为植物纤维、合成纤维或植物纤维和合成纤维的组合物，优选植物纤维和合成纤维的组合物。

所述的粉状填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、膨润土、硫酸钡、滑石粉、云母粉或碳酸钡中的一种或几种，优选碳酸钙和膨润土。

所述的盾构机盾尾密封油脂制备方法，具体制备步骤以下：

步骤1)按照以下重量份数进行备料，脲基树脂10-30份，基础油10-25份，润滑脂5-15份，纤维3-5份，粉状填料35-70份；

步骤2)将基础油、纤维、润滑脂投入到捏合机中，在搅拌条件下升温至80～100℃后，保持恒温至完全混合均匀，随后停止搅拌和加热；

步骤3)待基础油、纤维和润滑脂的混合物冷却至50～60℃后，按照重量份数投入脲基树脂继续捏合搅拌0.5～1h；

步骤4)按照重量份数加入粉状填料，并捏合搅拌1～2h，制得宽温域脲基盾尾密封油脂。

与现有技术相比，本发明高效稳定型盾尾密封油脂及其制备方法具有以下优点：

本发明在盾尾密封油脂中加入聚脲树脂，可以解决常用密封油脂无法同时适用于高温和低温环境下的问题，无论高温还是低温均可保持较好的抗水密封性和泵送性能，其使用效果不因环境的改变而变化，使用方便、性能稳定高效。适用范围广泛；当遇到漏水漏浆时，脲基树脂中被潜伏固化剂封住的异氰酸酯释放出来和水反应，形成一层防水层膜，达到密封、堵漏的效果；聚脲树脂的加入减少了基础油和填料的用量，制备出来的盾尾密封油脂成本低廉、抗水压密封性好，泵送性高、粘附性强，所采用的原料易得、制备方法简单、环境友好，便于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明创造作进一步的详细说明。

实施例1

本实施例中的盾构机盾尾密封油脂，其组分及重量份数如下：脲基树脂10份，碳酸钙50份，钙基膨润土10份，齿轮油B10份，钠基润滑脂5份，纤维素纤维5份

制备方法：

步骤A:称量80份PTMG1000，加入三口烧瓶，在搅拌下缓慢加热至110～120℃；

步骤B:脱水，然后降温至50℃，加入32份TDI，升温至85℃反应3h；

步骤C:加入29份ALT402潜固化剂、1份流平剂、0.5份消泡剂，快速搅拌并真空脱泡40min后出料，得到NCO质量分数为6％的单组分聚脲树脂。

步骤D:将齿轮油、纤维素纤维、钠基润滑脂投入到捏合机中，在搅拌条件下升温至80～100℃后，保持恒温至完全混合均匀，随后停止搅拌和加热；

步骤E:待齿轮油、纤维素纤维和钠基润滑脂的混合物冷却至50～60℃后，按照重量份数投入脲基树脂继续捏合搅拌0.5～1h；

步骤F:按照重量份数加入碳酸钙和钙基膨润土，并捏合搅拌1～2h，制得宽温域脲基盾尾密封油脂。

实施例2

本实施例中的盾构机盾尾密封油脂，其组分及重量份数如下：脲基树脂15份，碳酸钙40份，钠基膨润土10份，150SN矿物油10份，钠基润滑脂5份，纤维素纤维5份

制备方法：

步骤A:称量80份PTMG1000，加入三口烧瓶，在搅拌下缓慢加热至110～120℃；

步骤B:脱水，然后降温至50℃，加入40份HMDI，升温至85℃反应3h；

步骤C:加入26份ALT402潜固化剂、1份流平剂、0.5份消泡剂，快速搅拌并真空脱泡40min后出料，得到NCO质量分数为6％单组分聚脲树脂。

步骤D:将150SN矿物油、纤维素纤维、钠基润滑脂投入到捏合机中，在搅拌条件下升温至80～100℃后，保持恒温至完全混合均匀，随后停止搅拌和加热；

步骤E:待150SN矿物油、纤维素纤维和钠基润滑脂的混合物冷却至50～60℃后，按照重量份数投入脲基树脂继续捏合搅拌0.5～1h；

步骤F:按照重量份数加入碳酸钙和膨润土，并捏合搅拌1～2h，制得宽温域脲基盾尾密封油脂。

实施例3

本实施例中的盾构机盾尾密封油脂，其组分及重量份数如下：脲基树脂20份，碳酸钙40份，钠基膨润土10份，酯类合成油10份，锂基润滑脂5份，木质纤维5份

制备方法：

步骤A:称量80份PTMG1000，加入三口烧瓶，在搅拌下缓慢加热至110～120℃；

步骤B:脱水，然后降温至50℃，加入42份IPDI，升温至85℃反应3h；

步骤C:加入30份潜固化剂、1份流平剂、0.5份消泡剂，快速搅拌并真空脱泡40min后出料，得到NCO质量分数为6％单组分聚脲树脂。

步骤D:将酯类合成油、木质纤维、有机润滑脂投入到捏合机中，在搅拌条件下升温至80～100℃后，保持恒温至完全混合均匀，随后停止搅拌和加热；

步骤E:待酯类合成油、木质纤维和有机润滑脂的混合物冷却至50～60℃后，按照重量份数投入脲基树脂继续捏合搅拌0.5～1h；

步骤F:按照重量份数加入碳酸钙和膨润土，并捏合搅拌1～2h，制得宽温域脲基盾尾密封油脂。

实施例4

本实施例中的盾构机盾尾密封油脂，其组分及重量份数如下：脲基树脂20份，碳酸钙35份，有机膨润土15份，菜籽油10份，锂基润滑脂5份，聚酯纤维3份

制备方法：

步骤A:称量30份PTMG1000和30份PTMG2000，加入三口烧瓶，在搅拌下缓慢加热至110～120℃；

步骤B:脱水，然后降温至50℃，加入35份HMDI，升温至85℃反应3h；

步骤C:加入25份ALT402潜固化剂、1份流平剂、0.5份消泡剂，快速搅拌并真空脱泡40min后出料，得到NCO质量分数为6％单组分聚脲树脂。

步骤D:将菜籽油、聚酯纤维、有机润滑脂投入到捏合机中，在搅拌条件下升温至80～100℃后，保持恒温至完全混合均匀，随后停止搅拌和加热；

步骤E:待菜籽油、聚酯纤维和有机润滑脂的混合物冷却至50～60℃后，按照重量份数投入脲基树脂继续捏合搅拌0.5～1h；

步骤F:按照重量份数加入碳酸钙和膨润土，并捏合搅拌1～2h，制得宽温域脲基盾尾密封油脂。

实施例5

本实施例中的盾构机盾尾密封油脂，其组分及重量份数如下：脲基树脂20份，碳酸钙60份，钙基膨润土10份，大豆油10份，混合皂基润滑脂5份，聚丙纤维5份

制备方法：

步骤A:称量80份PTMG1000，加入三口烧瓶，在搅拌下缓慢加热至110～120℃；

步骤B:脱水，然后降温至50℃，加入37份TDI，升温至85℃反应3h；

步骤C:加入37份ALT402潜固化剂、1份流平剂、0.5份消泡剂，快速搅拌并真空脱泡40min后出料，得到NCO质量分数为7％单组分聚脲树脂。

步骤D:将大豆油、聚丙纤维、混合皂基润滑脂投入到捏合机中，在搅拌条件下升温至80～100℃后，保持恒温至完全混合均匀，随后停止搅拌和加热；

步骤E:待大豆油、聚丙纤维和混合皂基润滑脂的混合物冷却至50～60℃后，按照重量份数投入脲基树脂继续捏合搅拌0.5～1h；

步骤F:按照重量份数加入粉状填料，并捏合搅拌1～2h，制得宽温域脲基盾尾密封油脂。

本发明实施例性能检测均采用相同的方法：采用ASTM D1264测试抗水冲失性，采用GB/T262标准测试锥入度，采用ASTM D972标准测试挥发性，采用ASTMD4048-2010标准测试腐蚀性，采用ASTM D1092测试泵送性，采用ASTM D1475测试密度。

上述实施例1-5产品质量检测结果如下：

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方

案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：由以下重量份配比的原料组合而成：基础油10-25份，脲基树脂10-30份，润滑脂5-15份，纤维3-5份，粉状填料35-70份。

2.根据权利要求1所述的一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：所述的脲基树脂，具体合成工艺如下：

步骤1：称量定量多元醇，加入三口烧瓶，在搅拌下缓慢加热至110～120℃；

步骤2：高温下真空脱水，然后降温至50℃，加入计量的异氰酸酯，升温至85℃反应3h；

步骤3：加入潜固化剂、流平剂、消泡剂，快速搅拌并真空脱泡40min后出料，得到单组分聚脲树脂。

3.根据权利要求1所述的一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：所述多元醇为聚醚多元醇或者聚酯多元醇的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：所述异氰酸酯为TDI、MDI及其改性物的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：所述潜伏固化剂为亚胺类固化剂或者噁唑烷类固化剂的一种。

6.根据权利要求1所述的一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：所述的基础油为齿轮油、机械液压油、矿物油、合成油、植物油中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：所述润滑脂为锂基润滑脂、钙基润滑脂、钠基润滑脂、铝基复合润滑脂、混合皂基润滑脂中一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：所述纤维为植物纤维、合成纤维或植物纤维和合成纤维的组合物。

9.根据权利要求1所述的一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：所述的粉状填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、膨润土、硫酸钡、滑石粉、云母粉或碳酸钡中的一种或几种。

10.根据权利要求1所述的一种宽温域脲基盾尾密封油脂，其特征在于：所述的盾构机盾尾密封油脂制备方法，具体制备步骤以下：

步骤1)按照以下重量份数进行备料，脲基树脂10-30份，基础油10-25份，润滑脂5-15份，纤维3-5份，粉状填料35-70份；

步骤2)将基础油、纤维、润滑脂投入到捏合机中，在搅拌条件下升温至80～100℃后，保持恒温至完全混合均匀，随后停止搅拌和加热；

步骤3)待基础油、纤维和润滑脂的混合物冷却至50～60℃后，按照重量份数投入脲基树脂继续捏合搅拌0.5～1h；

步骤4)按照重量份数加入粉状填料，并捏合搅拌1～2h，制得宽温域脲基盾尾密封油脂。